Erregeranordnung an einem Synchrongenerator Für die Erregung von Synchrongeneratoren wer den, sofern nicht ausschliesslich Dauermagnete die Pole des Erregerkreises bilden, im Erregerkreis Er regerwicklungen verwendet, die mit Gleichstrom ges peist werden müssen.
Prinzipiell hat die letztere Art der Erregung den Vorteil, dass durch Änderungen in der Erregung eine Regelung der Maschine vorgenom men werden kann. Bei Schweissgeneratoren, Notstrom aggregaten u. dgl.
sieht man, um eine Unabhängigkeit von einem Versorgungsnetz zu erzielen, in den meisten Fällen eigene, gemeinsam mit dem Generator ange triebene Erregermaschinen vor oder man verwendet bei kleineren Einheiten Gleichrichterschaltungen, die vom Generator gespeist werden und der Erregerwicklung Gleichstrom zuführen. Bei beiden Arten der Erregung ist es bisher üblich, die Erregerwicklung des Polrades des Hauptgenerators über Bürsten und Schleifringe mit Gleichstrom zu versorgen.
Neben einer Vergrösserung der Maschinenabmessungen und einer Komplizierung des Maschienenaufbaues bedingen derartige Schleifrin ge ebenso wie der Kollektor der als Gleichstromma- schine ausgebildeten Erregermaschine eine gewisse Störanfälligkeit, weshalb es notwendig wird, derartige Maschinen praktisch dauernd zu warten.
Zur Erzielung einer weitgehenden Wartungsfreiheit wurde bei Synchrongeneratoren auch schon vorgeschla gen, mit dem Polrad umlaufende Gleichrichterelemente, insbesondere Halbleitergleichrichter vorzusehen. Ver wendet man beispielsweise bei einer derartigen Anord nung eine als Wechselstromgenerator, vorzugsweise eben- falls als Synchrongenerator ausgebildete Erregermaschi ne mit Aussenpolen,, dann kann man,
sofern man den Läufer der Erregermaschine in einer der bekannten Gleichrichterschaltungen mit der Erregung des Pol rades des Hauptgenerators über die Gleichrichterele- mente verbindet, eine schleifring- und kollektorlose Maschine schaffen die somit weitgehend wartungsfrei ist, wobei man überdies den Hauptgenerator durch Beeinflussung der Erregung der Erregermaschine regeln kann.
Einer umfassenden Ausnützung der sich durch die Verwendung solcher mit dem Polrad umlaufenden Gleichrichterelemente ergebenden Möglichkeiten steht bisher allerdings die Tatsache entgegen, dass bei den bisherigen Konstruktionen durch die Anwendung der Gleichrichterelemente der Gesamtaufbau des Gene rators äusserst kompliziert wird. Bei einer bekannten Konstruktion werden z.
B. die Gleichrichterelemente koaxial in einer konzentrischen Bohrung der Genera- torwelle angeordnet, wobei ein diese Gleichrichterele- mente mit allseitigem Abstand umschliessendes Hüll- rohr vorgesehen ist,
das in seiner Gesamtheit von der Welle isoliert und überdies kollektorähnlich in einzelne untereinander elektrisch isolierte Segemente unterteilt ist. Diese Segmente dienen zur Zu- und Ableitung des Wechsel- bzw.
Drehstromes und des Gleichstromes zu bzw. von den einzelnen Gleichrichterelementen und überdies zur Halterung der Gleichrichterelemente. Für die Abfuhr der Verlustwärme von den Gleichrichter elementen muss für eine dauernde Kühlmittelzufuhr vorzugsweise durch Anordnung eigener Gebläse Sorge getragen werden.
Bei anderen bekannten Konstruktionen sind die Gleichrichterelemente in eigenen, mit der Welle um laufenden Stützkörpern gehalten. Dabei können die Stützkörper die Form eines Ringes oder einer Scheibe aufweisen und die Längsachsen der Gleichrichterelemente radial oder parallel zur Wellenlängsachse angeordnet sein.
Neben Konstruktionen, die eigene Zu- und Ab leitungen zu bzw. von den Gleichrichterelementen so wie elektrische Isolierungen der Gleichrichter vonein ander -und vom Stützkörper erfordern, sind auch schon Ausführungen bekannt, bei denen ausgangsseitig auf gleichem Potential liegende Gleichrichterelemente mit einem zugeordneten Stützkörper ausgangsseitig elek trisch leitend verbunden sind, wobei dieser Stützkörper dann mit einem Sammel-Gleichstromanschluss verbun- den wird und gegenüber der Welle isoliert ist.
Bei allen bisher beschriebenen Ausführungen,sind ausschliesslich diesen Funktionen dienende Stützkörper, Isolationen und Anschlussleitungen erforderlich.
Bei einer Konstruktion der beschriebenen Art ist es bereits bekannt, den Stützkörper als Kühlkörper für die Gleichrichterelemente auszubilden. Für diesen Zweck bringt man im Kühlkörper entweder Belüftungsbohrun gen an, oder aber man sieht ein eigenes, auf den Kühl körper blasendes Kühlgebläse vor. Schliesslich ist es auch bereits bekannt, einen ringförmigen Stützkörper für Gleichrichterelemente als inneren Stützring der Ankerwicklung einer zugeordneten Generatorwicklung auszubilden.
Die Erfindung betrifft eine Erregeranordnung an einem Synchrongenerator, dessen Polrad gemeinsam mit dem Anker der ebenfalls als Synchrongenerator ausgebildeten Erregermaschine rotierend antreibbar ist, wobei die Ankerwicklung der Erregermaschine die Polradwicklung über am umlaufenden System ange brachte Gleichrichterelemente speist, unter Verwendung von Wicklungsstützteile bildenden, als mechanische Halterungen,
Kühlkörper und ausgangsseitige elektri sche Anschlussteile für die Gleichrichterelemente aus gebildeten Bauteilen, auf denen die ausgangsseitig auf gleichem Potential liegenden Gleichrichterelemente an geordnet sind.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der die Gleichrichterelemente aufnehmende Bauteil als die Wickelköpfe der Polradwicklung gegen auftretende Fliehkräfte abstützende Polradkappe des Polrades aus gebildet und mit einem Pol der Polradwicklung elek trisch leitend verbunden ist.
Die erfindungsgemässe Ausführung ermöglicht ei ne wesentliche Vereinfachung der Gesamtkonstruktion, da der die Gleichrichterelemente aufnehmende Bauteil zusätzlich die Funktion einer Polradkappe des Polra des übernimmt, so dass praktisch ein ohnehin erfor- derlicher Bauteil des Polrades nunmehr die Gleich richterelemente trägt.
Ferner kann bei Verwendung einer Gleichrichter schaltung mit ausgangsseitiger Verbindung aller Gleich richterelemente die Polradkappe über die einen Mas- seanschluss bildende Welle mit einem Pol der Polar wicklung elektrisch leitend verbunden sein, so dass die bisher notwendigen Leitungsverbindungen bzw. Isolie- rungen zwischen dem die ,Gleichrichterelemente aufneh menden Bauteil und der Polradwicklung bzw. der Wel le wegfallen.
Man kann überdies der die Gleichrichterelemente aufnehmenden Polradkappe weitere Funktion zutei len und sie u. a. als Lüfterrad für die von ihr gehal tenen Wickelköpfe, als Pressring für das Polrad-Blech- paket oder bzw. und als Auswuchtring ausführen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand bei spielsweise veranschaulicht. Es zeigt: Fig. 1 eine Teilansicht des Polrades und -der Polrad kappe einer mit einer erfindungsgemässen Erregeran ordnung versehen Synchronmaschine, Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Kühlkörper und _ Fig. 3 das Läuferschaltbild einer erfindungsgemäs sen Maschine.
Auf der Welle 1 eines Synchrongenerators sitzt der aus einem geschichteten Blechpaket 2 bestehende Pol körper eines Polrades für dessen Einzelpole Wicklun gen 3 vorgesehen sind. In Fig. 3 wurde der Einfach- heit, halber die gesamte Erregerwicklung, die sich na- turgemäss aus den Einzelwicklungen der Pole zusam mensetzt, mit nur einem Symbol 3 bezeichnet.
Neben dem Polkörper 2 ist mit einer Nabe 4 auf der Welle 1 ein scheibenförmiger, aus Metall gefertigter Bauteil 5 befestigt, dessen Randbereich zu Polkappen 6 für -die Wicklungen 3 geformt ist und überdies durch Anbrin- gung von Nuten 7 zum Auswuchten Verwendung fin den kann.
Durch die Anordnung von Radialstegen 8 und Öffnungen 9 bildet die Polradkappe 5 ferner ein Lüfterrad. Schliesslich dient diese Polradkappe 5 noch als Pressring für das Blechpaket 2.
Zwischen den Rippen 8 sind im Bauteil 5 Gewinde bohrungen 10 vorgesehen, in die entsprechende Gewinde ansätze 11 von Halbleiter-Gleichrichterelementen 12 eingeschraubt sind. Die Gewindeansätze 11 bilden so wohl eine mechanische Halterung, als auch einen elek trischen Anschluss der Sekundärseiten der Elemente 12 an die Polradkappe 5. Es ist auch denkbar, Halbleiter Gleichrichterelemente in dann glatt ausgebildete Boh rungen der Polradkappe 5 einzupressen.
Zufolge der Herstellung der Polradkappe 5 aus Metall und wegen der Anordnung der Rippen 8 und der Öffnungen 9 ist eine gute Wärmeableitung von den Elementen 12 ge währleistet. Die Polradkappe 5 ist mit der Welle 1 elek trisch leitend verbunden, liegt also an eMasse . In glei cher Weise ist das eine Ende der Erregerwicklung 3 mit Masse verbunden.
Für die Erregung des Generators dient eine eben falls als Synchrongenerator ausgebildete Erregerma- schine. Diese Erregermaschine besitzt einen festste henden Polkörper (in Fig. 3 nicht dargestellt) und einen sechsphasig ausgebildeten Anker dessen Wicklungen 13 einerseits in einer Doppelstern-Gleichrichterschal- tung mit den Eingangsseiten der Elemente 12 und an derseits über eine an den gemeinsamen Sternpunkt an geschlossene Leitung 14 mit dem zweiten Ende der Wicklung 3 verbunden sind.
Bei dieser Art der Schal tung liegen, gleichgültig, welche Dotierung der Gleich richter gewählt wurde, die Ausgänge der Gleichrichter 12 auf gleichem Potential, so dass die ausgangsseitig ohne weiteres gemeinsam auf Masse gelegt werden kön nen.